Устройство для выравнивания профиля скоростей потока жидкости или газа

Авторы патента:

Кудряшов Евгений Александрович (RU)

Качалин Григорий Николаевич (RU)

Мокеев Александр Сергеевич (RU)

Тимаев Дмитрий Сергеевич (RU)

Рогачев Владимир Григорьевич (RU)

Балабина Татьяна Юрьевна (RU)

F15D1/025 - Воздействие на поток текучей среды

F15D1/02 - в трубах или каналах

Владельцы патента RU 2756397:

Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") (RU)

Изобретение относится к энергетическому и химическому машиностроению и может быть использовано в теплообменном, массообменном оборудовании атомных и тепловых электростанций, химических производств. В устройстве для выравнивания профиля скоростей потока жидкости или газа, состоящем из участка трубопровода с размещенным в нем местным сопротивлением, в качестве которого используется открыто пористый материал металлорезина. Техническим результатом является выравнивание профиля скоростей потока жидкости или газа при значениях коэффициента сопротивления больше 2. 2 ил.

Известно устройство для выравнивания профиля скоростей потока жидкости, состоящее из набора диффузоров, установленных с радиальным зазором между ними [Справочник по гидравлическим сопротивлениям. / Под ред. Идельчика - М.: Машиностроение, 1975, ч. 2, с 164-165.].

Недостатком известного устройства является то, что в режиме нагрузок появляется неравномерность поля скоростей потока жидкости по сечению трубопровода.

Известно устройство для выравнивания профиля скоростей потока жидкости, состоящее из набора диффузоров, установленных в трубопроводе один в другом соосно с радиальным зазором и жестко закрепленных между собой [Авторское свидетельство СССР №664101, кл. G01Р 5/00, 1979].

Недостаток известного устройства заключается в том, что с ростом площади поперечного сечения средняя скорость потока при увеличении угла расширения диффузора падает и, начиная с некоторого угла расширения диффузора заданной длины, дальнейшее увеличение угла значительно повышает коэффициент сопротивления, вызывает отрыв пограничного слоя от стенки диффузора и связанное с этим сильное вихреобразование и создает неравномерность расхода в выходном сечении.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство для выравнивания профиля скоростей потока жидкости, состоящее из участка трубопровода с размещенным в нем местным сопротивлением из сетки [Аэродинамический эксперимент в машиностроении, изд. 3-е, доп.и испр. / Повх Н.Л. - Л., Машиностроение, 1974, с 131-134].

Основным недостатком данного устройства является то, что при значении коэффициента сопротивления больше 2, неравномерность профиля скорости переворачивается, т.е. в местах, в которых до сетки скорости были меньшими, за сеткой они становятся большими, и наоборот. С дальнейшим увеличением коэффициента сопротивления перевернутая неравномерность растет.

Таким образом, известное устройство, выбранное за наиболее близкий аналог, не позволяет обеспечить выравнивания профиля скоростей потока жидкости или газа при значениях коэффициента сопротивления больше 2.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание устройства для выравнивания профиля скоростей потока жидкости или газа при значениях коэффициента сопротивления больше 2.

Техническим результатом, достигаемым заявляемым изобретением является выравнивание профиля скоростей потока жидкости или газа при значениях коэффициента сопротивления больше 2.

Данный технический результат достигается тем, что в устройстве для выравнивания профиля скоростей потока жидкости или газа, состоящим из участка трубопровода с размещенным в нем местным сопротивлением, новым является то, что в качестве местного сопротивления используется открыто пористый материал металлорезина [RU №2663389 «Способ изготовления пористой детали из проволочного материала», опубл. 03.08.2018].

Металлорезина может быть изготовлена из витых проволок диаметром от 0.1 мм до 0,6 мм, позволяя получать масштаб пор такого же порядка, что обеспечивает разбиение потока жидкости или газа до такого же масштаба, за счет извилистости каналов позволяет улучшать перемешивание, тем самым выравнивая профиль скоростей до требуемого уровня.

Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает достижение заявленного технического результата.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На Фиг. 1 изображено устройство для выравнивания профиля скоростей потока жидкости или газа, где:

1 - участок трубопровода;

2 - местное сопротивления из металлорезины;

3 - соединительные фланцы.

На Фиг. 2 представлено фото образца из металлорезины.

Устройство для выравнивания профиля скоростей потока жидкости или газа в круглой трубе (см. фиг. 1) состоит из участка трубопровода 1 с припаянным по его внутреннему диаметру местного сопротивления из металлорезины 2. На концах трубопровода 1 имеются соединительные фланцы 3 для последующего присоединения к требуемой конструкции, где необходимо выровнять профиль скоростей потока жидкости или газа.

Работает заявляемое устройство следующим образом.

Участок трубопровода 1 с установленным в него элементом из металлорезины 2 присоединяется с помощью соединительных фланцев 3 к конструкции. После установки устройство запускается, и после прохождения элемента из металлорезины, профиль скоростей потока жидкости или газа выравнивается до требуемого уровня.

Из медной заготовки марки Ml изготавливается круглая труба диметром 76 мм с соединительными фланцами. Согласно [RU №2663389, опубл. 03.08.2018] из медной посеребренной проволоки диаметром 0,5 мм изготавливается образец из металлорезины диаметром 76 мм, толщиной 20 мм и пористостью 0,75. Далее образец из металлорезины с помощью пайки соединяется с медной трубой. Получившееся устройство устанавливается в требуемую конструкцию.

Устройство позволяет обеспечить качественно новые технические характеристики (выравнивание профиля скоростей потока жидкости или газа при значениях коэффициента сопротивления больше 2) по сравнению с известными отечественными и зарубежными аналогами.

Устройство для выравнивания профиля скоростей потока жидкости или газа, состоящее из участка трубопровода с размещенным в нем местным сопротивлением, отличающееся тем, что в качестве местного сопротивления используется открыто пористый материал металлорезина.

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к устройствам для сепарации многокомпонентной среды - природного пластового газа, и может быть использовано для отделения жидкой фракции углеводородных газов - пропана и бутана и более тяжелых углеводородов C5+ от общего потока природного газа. При сепарации потоку многокомпонентной среды придают ускорение и вращательное движение путем пропускания его через лопатки конического шнека, установленного в конфузорной части канала.

Способ снижения лобового сопротивления круглого цилиндра при поперечном обтекании за счет установки пластин вблизи тела // 2731461

Изобретение относится к механике жидкости и газа, а именно к способу снижения лобового сопротивления круглых конструкций, таких как: цилиндрические провода, газопроводы, нефтепроводы, опоры мостов, стойки шасси и подкосы крыльев самолетов, стойки ветроэнергетических установок, различные башни или вертикальные трубы.

Устройство для сепарации многокомпонентной среды // 2731448

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к устройствам для сепарации компонентов потока многокомпонентной среды, и может быть использовано для отделения жидкой фракции углеводородных газов - пропана и бутана и более тяжелых углеводородов C5+ от общего потока природного газа. Устройство для сепарации компонентов потока многокомпонентной среды содержит корпус с подводящим и отводящим патрубками и выполненным в нем профилированным каналом подачи потока.

Узел аэродинамической поверхности, задающий отверстие струйного воздействия // 2718766

Узел аэродинамической поверхности включает в себя аэродинамическую поверхность, определяющую наружную линию формования, по которой должна протекать текучая среда в направлении движения потока. Наружная линия формования определяет плавный контур, прерываемый областью уступа, которая выполнена заглубленной относительно плавного контура, определяемого наружной линией формования спереди по потоку относительно нее.

Устройство для снижения потерь напора жидкости в трубопроводе // 2715124

Устройство относится к трубопроводному транспорту. Устройство включает раструб, расположенный на выходе из насоса, с расширением от насоса с углом не более α ≤ 20°, переходящим в часть трубопровода с внутренним диаметром, обеспечивающим ламинарный поток жидкости.

Устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе // 2700211

Устройство предназначено для гидротранспортировки нефти, масел, жидких продуктов нефтепереработки в нефтехимической промышленности. Устройство содержит спиральные витковые элементы, при этом по ходу движения жидкости витки выполнены в виде элементов с постепенно уменьшающейся площадью поперечного сечения и при одновременном увеличении шага витков в 2 раза через каждые 0,5 оборота, каждый спиральный элемент содержит 1,25…1,5 оборота при начальной длине шага для половины оборота, равной 0,35…0,5 от внутреннего диаметра трубопровода в зависимости от физико-химических свойств транспортируемой жидкости, витки в поперечном сечении выполнены в виде сочетания вогнутой и выпуклой поверхностей второго порядка с границей раздела между ними по ребру витков, обращенному к оси трубопровода, площадь поперечного сечения каждого витка составляет от 1/4 до 1/8 от площади круга, который описывается по крайним точкам наибольшей дуги поперечного сечения витка, витки выполнены с двухспиральным диаметрально противоположным расположением начальных заходов, через 1,25…1,5 оборота спиральные витки переходит в гладкую внутреннюю поверхность с длиной этого участка 0,35…0,5 от внутреннего диаметра трубопровода.

Устройство внутрискважинного регулирования газожидкостного потока // 2698339

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для регулирования мультифазного потока в скважинах, содержащего газ, жидкость и твердые частицы. Устройство содержит цилиндрический корпус, внутри которого вдоль его оси закреплен спиралевидный элемент в виде геликоида с количеством и шагом витков и оптимальным газодинамическим профилем, обеспечивающими заданный перепад давления и соответствующие гидравлические характеристики устройства.

Способ отсасывания пограничного слоя сплошной среды с поверхности тела и устройство для его реализации // 2691705

Изобретение относится к аэрогидромеханике. Способ отсасывания пограничного слоя и сплошной среды достигается за счет нанесения на обтекаемые поверхности рельефа углублений, скаты и вогнутое гладкое дно которых имеют криволинейные поверхности вращения, образующей линией которых является эвольвента линий тока центростремительных квазипотенциальных смерчеобразных струй, описываемых точными решениями уравнений Навье-Стокса и неразрывности.

Способ устранения турбулентности в течениях с вращением // 2676834

Изобретение относится к способам уменьшения интенсивности турбулентности в течениях с вращением вплоть до полного ее устранения и может использоваться в технологиях обработки жидких металлов и расплавов, например при центробежном литье металлов и сплавов, а также выращивании монокристаллов из жидких расплавов и растворов.

Способ транспортирования углеводородной жидкости по трубопроводу // 2635959

Изобретение относится к трубопроводному транспорту углеводородных жидкостей и может быть использовано для увеличения пропускной способности магистрального трубопровода за счет снижения гидравлического сопротивления в нем посредством введения в поток транспортируемой углеводородной жидкости, например нефти или деэтанизированного конденсата противотурбулентной присадки (далее - ПТП).

Отклоняющее колено // 2748804

Изобретение относится к области санитарно-технических устройств. Отклоняющее колено для направления сточных вод содержит первый участок трубопровода, проходящий вдоль первой прямой направляющей линии, второй участок трубопровода, проходящий вдоль второй прямой направляющей линии, и отклоняющий участок, соединяющий первый участок трубопровода со вторым участком трубопровода, причем отклоняющий участок проходит вдоль третьей направляющей линии, которая соединяет первую направляющую линию со второй направляющей линией.